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보고서 상세정보

유방암 아형별 장기특이적 전이(organ-specific metastasis) 모델 개발을 통한 전이특이 유전체 발굴 및 임상 적용
Metastasis-specific gene signature construction and its clinical application using human breast cancer xenograft model

  • 과제명

    사람 유방암 조직을 이용한 Xenograft 확립과 전이성 암으로 발달과정에서 유전체 변화 추적 및 특성 분석

  • 주관연구기관

    서울대학교 산학협력단

  • 연구책임자

    이동섭

  • 참여연구자

    문형곤  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2015-05

  • 과제시작년도

    2014

  • 주관부처

    보건복지부

  • 사업 관리 기관

    국립암센터
    National Cancer Center

  • 등록번호

    TRKO201600001009

  • 과제고유번호

    1465015455

  • 키워드

    유방암,전이,장기특이적 전이,정위적 이식,암이종이식Human breast cancer,Metastasis,Organ-specific metastasis,Orthotopic graft,Cancer xenografat

  • DB 구축일자

    2016-05-14

  • 초록 


    Objectives: Using the primary tumor tissue from breast cancer patients, we constructed xenograft primary and metastatic cancer mo...

    Objectives: Using the primary tumor tissue from breast cancer patients, we constructed xenograft primary and metastatic cancer models in a complex immunocompromised mouse model and characterized the genomic and microRNA characteristics of primary xenograft tumor formation and organ-specific metastasis. We will apply these results to predict the prognosis, the underlying molecular disease mechanisms, and the planning of optimal treatment of breast cancer patients.

    Research methods:
    ● Xenograft database construction for the evaluation of putative genome signatures of organ-specific breast cancer metastasis
    1. Construction of clinical database of breast cancer patients participated in the patient-derived xenograft project
    2. Identification of the subtype of patients’ breast cancer using IHC/mRNA expression profiling
    ● Construction of xenograft primary and metastatic cancer models using primary tumor mass of breast cancer patients
    1. Construction of subtype-specific xenograft primary breast cancer models
    2. Construction of organ-specific xenograft metastatic breast cancer models
    3. Histopathological characterization of xenograft primary and metastatic cancer models
    4. Construction of the platforms for the amplification and long-term storage of xenografted primary and metastatic cancer tissue
    ● Analysis of genomic characteristics of xenografted primary and metastatic cancer in a subtype-specific manner
    1. Analysis of genomic characteristics of xenograft primary tumor formation signature
    2. Analysis of genomic characteristics of organ-specific metastatic cancer
    ● Prediction of breast cancer patients’ prognosis based on selected metastasis specific markers
    1. Clinical validation of metastasis specific genome signature (tissue microarray of independent breast cancer patients)
    2. Functional evaluation of selected metastasis specific mRNAs and microRNAs

    Results:
    1) We used the standard operation protocols to minimize the deterioration of cancer tissue and their molecular signatures. We constructed the combined web-based database system for patients’ clinical data and their cancer tissue samples.
    2) We obtained the optimized experimental protocols for the construction of xenograft primary and metastatic breast cancer models.
    3) We constructed 22 stable xenograft primary breast cancer models which can be stored in a long-term period and re-transplantable into the subsequent immunocompromised mice.
    4) We constructed 10 organ-specific xenograft metastatic breast cancer models using sophisticated surgical procedures of primary cancer mass.
    5) We proved the interrelationship of the clinical and histopathological parameters of the breast cancer patients and the primary tumor formation in the immunocompromised mice.
    6) We obtained the genomic characteristics of primary xenograft tumor formation and analyzed the predictive values of these factors for the prognosis of breast cancer patients.
    7) We experimentally proved that the genomic signatures of primary xenograft tumor formation significantly changed the phenotypes of selected breast cancer cells.
    8) We obtained the genomic signatures of axillary lymph node metastasis and evaluated the functional characteristics of these molecules.
    9) We comparatively analyzed the histopathological and cancer stem cell characteristics of patients’ primary cancer tissue, xenografted primary cancer, and xenografted metastatic cancers.
    10) We obtained the mRNA-microRNA pairs specific for xenograft breast cancer metastasis (7 microRNAs which promotes metastasis and 8 microRNAs which decreases metastasis).
    11) We constructed the in vivo validation platforms for the genome signatures of the xenograft primary tumor formation and organ-specific metastasis.
    12) We experimentally evaluated the functional and phenotypic characteristics of obtained signatures of xenograft primary tumor formation and organ-specific metastasis.


    목적: 유방암 환자의 조직을 이용한 xenograft 모델을 확립하고 분석함으로써, 전이과정 중의 유방암의 유전체 변화를 규명하고, 동일 환자의 원발암/전이암에서 얻어진 결과를 환자의 임상경과에 적용하여 환자의 예후 예측/ 병인분석...

    목적: 유방암 환자의 조직을 이용한 xenograft 모델을 확립하고 분석함으로써, 전이과정 중의 유방암의 유전체 변화를 규명하고, 동일 환자의 원발암/전이암에서 얻어진 결과를 환자의 임상경과에 적용하여 환자의 예후 예측/ 병인분석 /치료 계획에 실질적 도움이 되고자 함.

    연구방법 및 범위:
    ● 장기특이적 유방암 전이의 유전체적 특성 규명을 위한 xenograft database 구축
    1. Xenograft 모델에 참여하는 환자의 임상정보 DB 구축
    2. IHC/mRNA expression profile을 통한 원발암 조직의 아형 확인
    ● 유방암 환자 원발 종양을 이용한 xenograft 원발암 및 전이암 모델 구축
    1. 유방암 아형별 xenograft 원발암 모델 구축
    2. 장기특이적 xenograft 전이암 모델 구축
    3. Xenograft 원발암/전이암의 조직학적 특성 규명
    4. Xenograft 원발암/전이암 증폭 및 장기 보존 시스템 구축
    ● 유방암 환자 아형별 원발암과 전이암 조직 유전체 특성 분석
    1. Xenograft 종양형성 특이적 유전체 분석
    2. 장기특이적 전이암 특이 유전체, microRNA 분석
    3. 림프절 전이 특이적 mRNA, microRNA 분석
    ● 선별된 전이암 marker를 이용한 유방암 환자 예후 예측
    1. 전이암 특이적 유전체의 임상검증 (독립된 환자군의 TMA)
    2. 발굴된 mRNA 및 microRNA의 기능연구

    연구결과:
    1) 생체시료의 변질과 분자생물학적 변화를 최소화하는 SOP의 적용과 양질의 임상정보를 연동할 수 있는 웹 데이터베이스를 구현하여 xenograft model에 참여하는 환자의 임상정보 및 시료의 데이터베이스를 구축함.
    2) 유방암 환자 원발 종양을 이용한 xenograft 원발암 및 전이암 모델을 성공시킬 수 있는 실험적 프로토콜을 수립하고 그 노하우를 확보함.
    3) 아형별 유방암 xenograft 원발암 모델을 확립하여, 장기 보관 및 재이식이 가능한 stable line 22개를 구축함. 본 연구과제의 xenograft 성공률은 12.6%로 세계 유수 기관에서 보고된 것과 비슷한 성공 효율을 보임.
    4) 외과적 절제기법을 활용하여 xenograft 전이암 모델을 확립하여, 10 종류의 장기 특이적 xenograft 전이암 모델을 구축함.
    5) 유방암의 임상/조직병리적 인자와 유방암 xenograft 모델의 engraftment 성공에 관한 기반데이터를 확보하고 연관성을 입증함.
    6) 유방암의 xenograft 모델 형성에 관여하는 유전자 리스트를 확보하고, 이들 유전자의 예후인자로써의 가치를 관찰하고 그 임상적용의 가능성을 외부 독립적 코호트에서의 검증을 통해 확보함.
    7) 유방암 xenograft 모델에서 종양형성에 관여하는 유전자가 암세포주의 표현형을 유의하게 변화시키는 기능적 중요성을 가진다는 것을 실험적으로 증명하였으며 그를 통해 유방암의 xenograft 모델이 신규 후보유전자 발굴 및 유전체 진단마커의 발굴에 있어 유용한 실험 플랫폼임을 입증함.
    8) 유방암 xenograft 모델 기반 림프절 전이 유전체특성 발굴을 통해 유방암세포가 림프절전이를 일으키는 과정에 관여하는 후보 유전자군을 확보하고 그 기능적 중요성을 관찰함.
    9) 환자 종양과 xenograft 원발암 및 전이암의 조직학적 특성과 암줄기세포 특성을 분석하여 자료를 확보하고, 환자 종양과 xenograft 원발암 및 전이암의 조직학적 특성이 유사함을 규명하였고, 줄기세포 특성은 xenograft가 진행될수록 강화됨을 규명함.
    10) 유방암의 전이에 관여하는 mRNA-microRNA pair 세트를 확보하여, 전이를 촉진하는 microRNA 7종과 전이를 억제하는 microRNA 8종을 발굴함.
    11) 유방암 전이 관련 발굴 인자들의 검증을 위한 in vivo 시스템을 개발하고 전이 관련 유전체를 분석하여 xenograft 원발암/전이암 유전체와 비교 분석하는 검증 플랫폼을 구축함.
    12) 유방암의 재발과 전이 관련 microRNA의 검증을 수행하여 전이 촉진 microRNA와 전이 억제 microRNA의 작용 및 기전을 규명함.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 목차 ... 3
    4. 연구개발사업 최종연구개발결과보고서 요약문 ... 4
    5. Project Summery ... 6
    6. 총괄연구과제 연구결과 ... 8
    7. 1. 총괄연구과제의 최종 연구개발 목표 ... 8
    8. 2. 총괄연구과제의 최종 연구개...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 목차 ... 3
    4. 연구개발사업 최종연구개발결과보고서 요약문 ... 4
    5. Project Summery ... 6
    6. 총괄연구과제 연구결과 ... 8
    7. 1. 총괄연구과제의 최종 연구개발 목표 ... 8
    8. 2. 총괄연구과제의 최종 연구개발 내용 및 결과 ... 13
    9. 3. 총괄연구과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 49
    10. 4. 총괄연구과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 50
    11. 5. 총괄연구과제의 활용계획 ... 56
    12. 6. 첨부서류 ... 57
    13. 제1세부연구과제 연구결과 ... 64
    14. 1. 제1세부연구과제의 최종 연구개발 목표 ... 65
    15. 2. 제1세부연구과제의 연구대상 및 방법 ... 68
    16. 3. 제1세부연구과제의 최종 연구개발결과 ... 76
    17. 4. 제1세부연구과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 101
    18. 5. 제1세부연구과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 102
    19. 6. 제1세부연구과제의 활용계획 ... 103
    20. 7. 참고문헌 ... 103
    21. 제2세부연구과제 연구결과 ... 104
    22. 1. 제2세부연구과제의 최종 연구개발 목표 ... 105
    23. 2. 제2세부연구과제의 연구대상 및 방법 ... 110
    24. 3. 제2세부연구과제의 최종 연구개발결과 ... 111
    25. 4. 제2세부연구과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 142
    26. 5. 제2세부연구과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 143
    27. 6. 제2세부연구과제의 활용계획 ... 144
    28. 7. 참고문헌 ... 144
    29. 끝페이지 ... 145
  • 참고문헌

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